一、引言

       这项工作描述了照明设备ANKA控制系统的I/O控制子系统。控制系统基于PC，因此，采用现场总线作为接口设备适合的解决方案，从而避免复杂的VME。

       我们寻找一种综合的解决方案CONTROL ENGINEERING China版权所有，将所有的通讯细节屏蔽，从而缩短开发周期。LONWORK技术被证实是目前最适合我们需求的实用解决方案。它的网络协议包含国际标准组织开放系统互连模型（ISO/OSI）的所有7层协议，将网络设计简化为只需设定应用层信息包格式或甚至只需要给变量幅值。LonWork网络上的每个节点都有名为Neuron芯片的微控制器，这种芯片带有内置网络、I/O接口以及应用功能。它利用NeuronC编程语言进行编程，除了满足标准C语法外，还包括为定义I/O对象构建的说明语法，网络变量以及软件定时器，详尽的I/O控制运行时间库以及网络通讯等。编程和网络通讯都属于事件驱动，只需要简单定义任务，当事件发生时通过

       所有这些特性允许我们在设备层面上更多引入智能化CONTROL ENGINEERING China版权所有，而不是仅仅将I/O口映射到PC。因此，我们在不同层面上有两种主要处理过程：设备驱动器运行在现场总线节点上。它监视物理设备，产生警报，以异步方式对数据进行发送更新等。设备服务器运行在PC上。作为一台面向控制系统其余部分的公共对象请求代理体系结构（CORBA）服务器，它与所有相同类型的设备驱动器通讯并进行管理，并输出设备功能。

       二、I/O板

       尽管已经存在很多实用的商业I/O接口板，但我们仍然决定开发自己的I/O板，这有助于我们将不同板子类型的数量最小化。总共三种类型包含了控制系统I/O要求的所有情况。我们的板子配备了带有24k字节SRAM和32k字节FLASH存储器的MC143150微控制单片机（Neuron芯片），固定尺寸为小型欧洲格式（160×100mm）。单独的I/O板包括：

       Ariadne串行接口板，它支持EIA-232、EIA-422以及EIA-485标准CONTROL ENGINEERING China版权所有，最大波特率可达115kbps。它包括16k字节的接收和发送缓冲器，板上电源能从230V交流线路、7V～12V未稳压直流电源以及5V稳压直流电源提供电流。

       Hera通用数字I/O卡www.cechina.cn，带24路输入（50mA）、8路输入/输出（50mA）以及8路固体继电器（1A）。所有I/O通过光耦隔离。它为输入和输入/输出提供两种运行模式。卡上还带有一个0～100kHz的16位计数式频率计（绝对误差1.53Hz）。

       Zeus高精度I/O卡www.cechina.cn，带16位ADC和DAC，DAC由触发脉冲输入，并且数字通路采用光耦隔离（8输入和8输出）。ADC的4个模拟通道标称采样频率为1kHz，以4kHz频率过采样时保证精度为0.3LSB。DAC最大工作频率为10kHz。板上额外的外设微控制器（为控制升压和存储环电源而设计）包括：与DAC触发脉冲输入同步的函数发生器，缓存DAC函数和ADC数据的32kb存储器以及外设自检。

       三、软件

       1. 节点层

       我们控制系统中，软件对设备的控制是设备能够感知的，并且从更高层面上屏蔽了I/O细节。由于Neuron芯片CPU功率限制，这种封装只是在一种合理的范围内进行CONTROL ENGINEERING China版权所有，例如由于Neuron芯片低劣的浮点性能，十六进制数值向工程单位的转化在PC上完成。

       我们的控制系统含有超过20种设备类型。使设备尽量智能化的要求增加了设备层面的编程量。考虑到所有这一切，有必要为实现器件驱动器而定义一种带通用通讯接口的通用API。通过这种API，我们简化了新设备驱动器以及与设备通讯的软件的开发过程（设备服务器在PC上运行）。

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